凌力尔特突波抑制器针对瞬变电压、电流
和反向输入/输出提供全面性的保护
凌力尔特日前推出具备理想二极体的突波抑制器LTC4364，为汽车、航
空电子设备和工业控制系统
中的4V至80V电子元件提供精小和低损耗的保护。该突波抑制器可保护下游电子元件免受输入过压和过电流影响，使其在发生瞬变突波时仍可连续运
作。过
电流限制可保护系统及电源免受短路影响。LTC4364的独特之处，在于其理想二极体控制能于电源路径以低损耗N通道MOSFET取代肖特基二极体。
理想二极体及强固的前端可在反向输入下降至-40V时保护负载，以及于输
入不足时维持输出电压。
在输入电压突波时，LTC4364会
降低横跨于外部MOSFET的超额电压，同时稳压输出至可调的安全电压。这使其能使用较低额定电压的下游电子元件。同样地，在电流突波时，LTC43
64可稳压顺向路径至由检测电阻设定的限流。针对持续过压或过电流情况，具备早期预警指标的VDS加速计时器可确保MOSFET的安全关机。
当电池电压降至4V时，LTC4364的宽广操作电压範围可于汽车冷启时维持操作。透过简单的输入箝位，该装置可处理超过100V的瞬变突波
，甚至可于输出端维持-20V的操作。而加上二极体阻断和过流限制，使得LTC4364成为保护输出埠的完整解决方案。可调式输入欠压和过压门槛会阻
断开机以因应範围外的电压，避免过度放电的电池和自动重试错误。370A 低压操作和10A关机电流可延长电池寿命。该装置还可以用于突波电流控制，
并
提供HotSwap功能。
LTC4364目前提供两种选项。在故障发生时，LTC4364-1会锁住旁通电
晶体，而LTC4364
-2会致能0.1％工作週期时自动重试。LTC4364特适用于商业、工业及汽车温度範围，採用14接脚DFN 、16接脚MSOP和SO封装。
以千颗量购价之单价为$3.45美元起，该元件已可量产供货。
XXXX大学 课程设计报告 学生：xxx 学号：xxx 专业班级：电子信息工程 课程名称：数字信号处理课程设计 学年学期20XX——20XX 学年第X学期指导教师：xxx 2014年6月
课程设计成绩评定表
目录 1. 窗函数设计低通滤波器 1.1设计目的 (1) 1.2设计原理推导与计算 (1) 1.3设计容与要求 (2) 1.4设计源程序与运行结果 (3) 1.5思考题 (10) 2. 用哈明窗设计FIR带通数字滤波器 2.1设计要求 (14) 2.2设计原理和分析 (14) 2.3详细设计 (15) 2.4调试分析及运行结果 (15) 2.5心得体会 (17) 参考文献 (17)
1.窗函数设计低通滤波器 1.1设计目的 1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。 2. 掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波器特性的影响。 4. 学会根据指标要求选择合适的窗函数。 1.2设计原理推导与计算 如果所希望的滤波器的理想的频率响应函数为() ωj d e H ，则其对应的单位脉冲响应为 ()() ωπ ωωπ π d e e H n h j j d d ?- = 21 （4.1） 窗函数设计法的基本原理是设计设计低通FIR 数字滤波器时，一般以理想低通滤波特性为逼近函数() ωj e H ，即 ()?????≤<≤=-π ωωωωωα ω c c j j d ，，e e H 0,其中21-=N α ()() ()[]() a n a n d e e d e e H n h c j j j j d d c c --= = = ??- -- πωωπ ωπ ωαωω ωαω π π ω sin 21 21 用有限长单位脉冲响应序列()n h 逼近()n h d 。由于()n h d 往往是无限长序列，而且是非因果的，所以用窗函数()n ω将()n h d 截断，并进行加权处理，得到： ()()()n n h n h d ω= （4.2） ()n h 就作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函 数() ωj e H 为 ()()n j N n j e n h e H ωω ∑-==1 （4.3） 式中，N 为所选窗函数()n ω的长度。 用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数()n ω的类型及窗口长度N 的取
电子科技大学信息与软件工程学院学院标准实验报告 （实验）课程名称数字信号处理 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：14-18 一、实验室名称：计算机学院机房 二、实验项目名称：fir 低通滤波器的设计 三、实验学时： 四、实验原理： 1. FIR 滤波器 FIR 滤波器是指在有限范围内系统的单位脉冲响应h[k]仅有非零值的滤波器。M 阶FIR 滤波器的系统函数H(z)为 ()[]M k k H z h k z -==∑ 其中H(z)是k z -的M 阶多项式，在有限的z 平面内H(z)有M 个零点，在z 平面原点z=0有M 个极点. FIR 滤波器的频率响应 ()j H e Ω 为 0 ()[]M j jk k H e h k e Ω -Ω ==∑ 它的另外一种表示方法为 () ()()j j j H e H e e φΩΩΩ=
其中 () j H e Ω和()φΩ分别为系统的幅度响应和相位响应。 若系统的相位响应()φΩ满足下面的条件 ()φαΩ=-Ω 即系统的群延迟是一个与Ω没有关系的常数α，称为系统H(z)具有严格线性相位。由于严格线性相位条件在数学层面上处理起来较为困难，因此在FIR 滤波器设计中一般使用广义线性相位。 如果一个离散系统的频率响应 ()j H e Ω 可以表示为 ()()()j j H e A e αβΩ-Ω+=Ω 其中α和β是与Ω无关联的常数，()A Ω是可正可负的实函数，则称系统是广义线性相位的。 如果M 阶FIR 滤波器的单位脉冲响应h[k]是实数，则可以证明系统是线性相位的充要条件为 [][]h k h M k =±- 当h[k]满足h[k]=h[M-k],称h[k]偶对称。当h[k]满足h[k]=-h[M-k],称h[k]奇对称。按阶数h[k]又可分为M 奇数和M 偶数，所以线性相位的FIR 滤波器可以有四种类型。 2. 窗函数法设计FIR 滤波器 窗函数设计法又称为傅里叶级数法。这种方法首先给出()j d H e Ω， ()j d H e Ω 表示要逼近的理想滤波器的频率响应，则由IDTFT 可得出滤波器的单位脉冲响应为 1 []()2j jk d d h k H e e d π π π ΩΩ-= Ω ? 由于是理想滤波器，故 []d h k 是无限长序列。但是我们所要设计的FIR 滤波 器，其h[k]是有限长的。为了能用FIR 滤波器近似理想滤波器，需将理想滤波器的无线长单位脉冲响应 []d h k 分别从左右进行截断。 当截断后的单位脉冲响应 []d h k 不是因果系统的时候，可将其右移从而获得因果的FIR 滤波器。
1. 功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号U i，另一个则接基准电压V R定门限电压(或称阀值)的U T。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。 2. 运放的工作状态：开环和正反馈应用：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，U i数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同 (1) 从途中可化称 (2) 若U i发出变化，使Uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区 时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。 (3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。 (4) 若用正反馈使Aod↑，则可缩短状态的转换时间。 3. 分类： (1) 单限比较器
(2) 迟滞比较器(Schmitt) (3) 双限比较器(窗口比较器) 二. 单限比较器 1. U i与U R分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8. 2.2 ΔU i>U R Uo=+Uom ΔU i理想运算放大器
理想运算放大器 4．4．1理想运放的技术指标 在分析集成运放的各种应用电路时，常常将其中的集成运放看成是一个理想运算放大器。所谓理想运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即认为集成运放的各项指标为： 开环差模电压增益Aod＝∞； 差模输入电阻rid＝∞； 输出电阻r。＝0； 共模抑制比KCMR＝∞； 输入失调电压U10、失调电流I10以及它们的温漂αU10、αI10均为零； 输入偏置电流IIB＝0； －3dB带宽?H＝∞，等等。 实际的集成运算放大器当然不可能达到上述理想化的技术指标。但是，由于集成运放工艺水平的不断改进，集成运放产品的各项性能指标愈来愈好。因此，一般情况下，在分析估算集成运放的应用电路时，将实际运放视为理想运放所造成的误差，在工程上是允许的。 在分析运放应用电路的工作原理时，运用理想运放的概念，有利于抓住事物的本质，忽略次要因素，简化分析的过程。在随后几章的分析中，如无特别的说明，均将集成运放作为理想运放来考虑。 4．4．2理想运放工作在线性区时的特点 在各咱应用电路中，集成运放的工作范围可能有两种情况：工作在线性区或工作在非线性区。当工作在线性区时，集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即 uO=Aod(u+—u-)（4．5．1） 式中uO是集成运放的输出端电压；u+和u-分别是其同相输入端和反相输入端电压；Aod是其开环差模电 压增益。 如果输入端电压的幅度比较大，则集成运放的工作范围将超出线性放大区域而到达非线性区，此时集成运放的输出、输入信号之羊将不满足式（4．5．1）所示的关系式。 当集成运放分别工作在线性区或非线性区时，各自有若干重要的特点，下面分别进行讨论。 理想运放工作在线性区时有两个重要特点：
运放与比较器的用法 NE5532是双极型双运放，剩下的一个不用，可以将它们的输入端全部悬空即可，跟该运放相似的还有LM358、LM324，它们不用的输入端都可以悬空。而对于CMOS运放，由于输入阻抗极高，若将输入端悬空，很容易受干扰，故对于像ICL7642、MC14573这类CMOS 运放，内部用不完的运放，输入端一般要接高电平或地。 1、运放可以连接成为比较输出，比较器就是比较。 2、比较器输出一般是OC，便于电平转换；比较器没有频补，Slew Rate比同级运放大， 但接成放大器易自激。 比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化. 3、频响是一方面，另外运放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。 4、比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平，而运放有饱和压降，使用不便。 关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点: 1.比较器的翻转速度快,大约在ns数量级,而运放翻转速度一般为us数量级(特殊高速运放 除外); 2.运放输入可以接成负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两 个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路.这也是比较器比运放速度快的原因. 3.运放的初级一般采用推挽电路,双极性输出,而多数比较器输出极为集电级开路结构,所 以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接. 加法器和减法器就是用运算放大器搭的运算电路. 电压比较器 电压比较器可以看作是放大倍数接近―无穷大‖的运算放大器。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当‖＋‖输入端电压高于‖－‖输入端时，电压比较器输出为高电平； 当‖＋‖输入端电压低于‖－‖输入端时，电压比较器输出为低电平； 电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。 简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。 运放，是通过反馈回路和输入回路的确定―运算参数‖，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关（高低电平）量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。
1理想反应器的概念，理想流动的概念； 理想反应器是指流体的流动混合处于理想状况的反应器。 流动混合的两种理想极限情况：理想混合和理想置换。 2连续、间歇、半连续三种操作方式及各自的特点，不同操作方式对浓度分布的影响； 3各种混合的概念，以及关于时间的几个概念； 混合：不同物料之间的混合。 理想混合： 反应器内物料达到了完全的混合，各点浓度、温度完全均一。 (2) 理想置换： 是指在与流动方向垂直的截面上流体各点的流动和流向完全相同，就像活塞平推一样，故又称“活塞流”。 ：具有的物料粒子之间的混合 返混不同停留时间（年龄） 叫返混。 4工业反应器的放大方法； 5反应温度、活化能、反应物浓度、反应级数以及反应速度之间的关系； 6复杂反应的选择性及反应器的选择； 7工业传热装置和传热剂及其适用场合； 夹套式水、低温制冷剂氯化钙水溶液、液氨、液氮、有机载冷剂 蛇管式和插入式 列管式 外部循环式 8混合的尺度问题；
9流型及特点； 轴向流——流体从轴向流入叶轮，又从轴向流出叶轮。该流型有利于宏观混和。 径向流——流体从轴向流入叶轮，从径向流出叶轮。该流型的剪切作用大，有利于分散过程。切线流——流体作圆周循环流动。该流型产生打漩，对过程不利。 10搅拌器类型及特点； 螺旋桨式（推进式）、涡轮式、框式和锚式 11宏观动力学的概念； 宏观动力学概念：宏观动力学就是包括扩散或传质过程 在内的化学反应动力学。 12气液非均相反应历程； 13气液相反应的类型及各自的特点； 14如何通过气液动力学实验来判断属于哪种类型； 15气固非均相反应历程； 16外扩散控制、内扩散控制、动力学控制的特点，如何判断哪一步是控制步骤，工业上如何消除内扩散和外扩散的影响； 17固体工业催化剂的组成；
目录 1.题目........................................................ .................................. .2 2.要求........................................................ (2) 3.设计原理........................................................ . (2) 3.1 数字滤波器基本概念......................................................... (2) 3.2 数字滤波器工作原理......................................................... (2) 3.3 巴特沃斯滤波器设计原理 (2) 3.4脉冲响应不法......................................................... .. (4) 3.5实验所用MATLAB函数说
明 (5) 4.设计思路........................................................ .. (6) 5、实验内容........................................................ . (6) 5.1实验程序......................................................... . (6) 5.2实验结果分析......................................................... . (10) 6.心得体会........................................................ . (10) 7.参考文献........................................................ . (10) 一、题目：巴特沃斯数字低通滤波器 二、要求：利用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字低通滤波器，通带截止频率100HZ,采样频率1000HZ，通带最大衰减为0.5HZ，阻带最小衰减为10HZ，画出幅频、相频相应相应曲线。并假设一个信号x(t)=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t),其中f1=50HZ,f2=200HZ。用此信号验证
常见电压比较器分析比较 电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。?? 一、零电平比较器(过零比较器) 电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。 参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示
图1 过零比较器 (a)反相输入；(b)同相输入 通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。 阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH表示。 估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零)，即U+=U–。对于图1(a)电路，U–=Ui, U+=0, UTH=0。
传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。 画传输特性的一般步骤是：先求阈值，再根据电压比较器的具体电路，分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下，输出电压的变化规律，然后画出传输特性。 二、任意电平比较器(俘零比较器) 将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压)，由于UR的大小和极性均可调整，电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。
图2 任意电平比较器及传输特性 (a)任意电平比较器；(b)传输特性 图 3 电平检测比较器信传输特性 (a)电平检测比较器；(b)传输特性 电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，如果输入信号因干扰在阈值附近变化时，输出电压将在高、低两
实验名称：FIR 低通滤波器的DSP 实现 一、实验目的 1、掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 2、熟悉线性相位FIR 数字滤波器的特性。 3、了解各种窗函数对数字滤波器的特性的影响。 二、实验设备 PC 兼容机一台（操作系统为Windows XP ），安装Code Composer Studio 2.2.1软件和MATLAB 6.5.1(含SIMULINK 工具包)软件。 三、实验内容 FIR 低通滤波器的DSP 实现 1、实验要求：用窗口法设计线性相位的FIR 低通滤波器，截止频率为1kHz ，采样速率为8kHz 。窗口大小N=11，分别加矩形窗和海明窗。检验结果并计算峰值的位置和过渡带宽度。 2、对设计要求的理解 （1）要设计的滤波器为理想低通滤波器，便于FIR 低通滤波器的实现。 （2）FIR 滤波器满足线性相位应具有以下两个条件：一是)1,,1,0()(-=N n n h 为 实数；二是h(n)满足以2 1 -= N n 的偶对称或奇对称，即)1()(n N h n h --±=。 故使用窗函数设计滤波器时，所加的窗都以原点对称，设计的理想滤波器的单位脉冲响应d(k)都以原点为偶对称或奇对称。同时保证了d(k)加窗平移后得到的h(n)以M=(N-1)/2对称，也就是保证了设计出的FIR 滤波器具有线性相位。 （3）低通滤波器的系数采用MATLAB 软件仿真工具产生，并把仿真产生的系数导出成头文件，运用到CCS 程序中。课题一中要求采用两种窗函数设计滤波器，两者仅仅是窗函数不同，相应的滤波器系数不同。运用MATLAB 产生两个窗函数对应的系数文件。同时对两种窗函数滤波效果进行对比。 （4）峰值和过滤带的宽度通过理论计算后，再和实际的信号波形进行对比。 3、窗函数法设计FIR 滤波器的思路 首先从窗口大小N 中计算出M ，其中2 1 -=N M ；其次是利用离散时间傅里叶 反变换，从)(ωd 中计算出滤波器系数d(k)；最后考虑到滤波器的因果性，把d(k)延迟M 个单位得到因果的滤波器系数h(n)，其中1,,1,0,)()(-=-=N n M n d n h 。 四、实验原理
运算放大器的工作原理 放大器的作用：1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正
理想反应器 ?在工业上化学反应必然要在某种设备内进行，这种设备就是反应器。根据各种化学反应的不同特性，反应器的形式和操作方式有很大差异。 ?从本质上讲，反应器的形式并不会影响化学反应动力学特性。但是物料在不同类型的反应器中流动情况是不同的。 ? 理想流动反应器 流体流动状况影响反应速率和反应选择率，直接影响反应结果。 研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、设计和优化的基础. 流动模型是反应器中流体流动与返混的描述。 流动模型：理想流动模型和非理想流动模型。 理想流动模型：完全没有返混的平推流反应器和返混为极大值的全混流反应器。 非理想流动模型是对实际工业反应器中流体流动状况对理想流动偏离的描述。 流动模型相关的重要概念 ●物料质点 物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。 ●物料质点的年龄和寿命 年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器算起已经停留的时间，称为年龄。 寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反应器开始到离开反应器的时间。 返混 1）返混指流动反应器内不同年龄年龄质点间的混合。 在间歇反应器中，物料同时进入反应器，质点的年龄都相同，所以没有返混。 在流动反应器中，存在死角、短路和回流等工程因素，不同年龄的质点混合在一起，所以有返混。 2）返混的原因 a.机械搅拌引起物料质点的运动方向和主体流动方向相反，不同年龄的质点混合在一起； b.反应器结构造成物料流速不均匀，例如死角、分布器等。 造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中，不可避免的存在工程因素，而且带有随机性，所以在流动反应器中都存在着返混，只是返混程度有所不同而已。 简单混合与返混 若相互混合的物料是在相同的时间进入反应器的，具有相同的反应程度，混合后的物料必然与混合前的物料完全相同。这种发生在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单
运算放大器可以用作比较器 许多人偶尔会把运算放大器当比较器使用。一般而言，当您只需要一个简单的比较器，并且您在四运算放大器封装中还有一个“多余”的运算放大器时，这种做法是可行的。只是运算放大器需要相位补偿才能运行，因而把运算放大器用作比较器时其速度会非常低，但是如果对速度要求不高，则运算放大器可以满足需求。偶尔会有人问到我们运算放大器的这种使用方法，因为他们发现这种方法有时有效，有时却不如人们预期的那样效果好。为什么会出现这种情况呢？ 许多运算放大器都在输入端之间有电压钳位，其大多数一般都使用背靠背二极管（有时使用两个或者更多的串联二极管）来实施。这些二极管保护输入晶体管免受其基极结点反向击穿的损害。许多IC工艺在差动输入约为6V时便会出现击穿，这会极大地改变或者损坏晶体管。图1显示了NPN输入级，D1和D2提供了这种保护功能。 图1 在大多数常见运算放大器应用中，输入电压均约为零伏，根本无法开启这些二极管。但是很明显，对于比较器的运行而言，这种保护便成了问题。在一个输入拖拽另一个输入（以一种讨厌的方式拉其电压）以前，差动电压范围（约0.7V）受限。尽管如此，我们还是可以把运算放大器用作比较器。但是，在我们这样做时必须小心谨慎。在一些电路中，这种做法可能是完全不能接受的。问题是我们（包括其他运算放大器厂商）并没有总是说明这些钳位的存在，即使有所说明，可能也不会做详细的解释或
者阐述。也许我们应该说：“用作比较器时，请小心谨慎！”产品说明书的作者们通常也只是假设您肯定会把运算放大器当作运算放大器用。 TI在美国亚利桑那州图森产品部召开了一个会议，会议决定，TI以后将会更加清楚地说明这种情况。但是，现在已经生产出来的运算放大器怎么办呢？下列指导建议可能会对您有所帮助： 一般而言，双极NPN晶体管运算放大器都有输入钳位，例如：OP07、OPA227和 OPA277等。uA741是一个例外，它具有NPN输入晶体管，并且有一些为NPN提供固有保护的附加串联横向PNP。 图2 使用横向PNP输入晶体管的通用运算放大器一般没有输入钳位，例如：LM324、LM358、OPA234、OPA2251和OPA244。这些运算放大器一般为“单电源”类型，意味着它们拥有扩展至负电源端（或者稍低）的共模范围。输入偏置电流为负数时，表示输入偏置电流自输入引脚流出。这时，通常可以认定它们为这类运算放大器。但是，需要注意的是，使用PNP输入的高速运算放大器一般有输入钳位，而这些PNP是一些具有更低击穿电压的垂直PNP。
实验六《理想滤波器、原型模拟滤波器和窗函数的特性》1、实验内容 1、计算下列理想数字滤波器的单位冲激响应，并画出其频率响应和单位冲激响应，观察单位冲激响应波形的对称特性 1）理想低通滤波器，截止频率0.3π，群延时10 2）理想高通滤波器，截止频率0.65 π，群延时20 3）理想带通滤波器，下、上截止频率0.35 π、0.7 π，群延时15 2、画出下列原型模拟滤波器的幅度响应特性、相位响应特性和衰减特性，频率范围0—12000Hz （调用freqs），观察它们在通带、阻带、过渡带宽度、相位特性等方面的特点。 1）巴特沃斯低通滤波器，截止频率5000π，阶数5，调用butter 2）切比雪夫I型低通滤波器，截止频率5000 π，阶数5，通带波纹0.5dB，调用cheby1 3）切比雪夫II型低通滤波器，截止频率5000 π，阶数5，阻带衰减50dB，调用cheby2 4）椭圆滤波器，截止频率5000 π，阶数5，通带波纹0.5dB，阻带衰减50dB，调用ellip 3、编写程序画出下列窗函数的时域图形和频域特性（幅度dB表示和相位），与矩形窗函数 相比，观察它们在阻带最小衰减、主瓣宽带等方面的特点。 1）矩形窗，长度40 2）三角窗，长度40 3）升余弦窗，长度40 4）Blackman，长度40 2、编程原理、思路和公式 1、首先写出理想低通、高通、带通滤波器的频率响应，画出其频谱图，然后根据计算 得到的各滤波器的脉冲响应，写出它们的Matlab表达形式，画出脉冲响应图形。 三者的程序类似，只是在具体的频率响应和脉冲响应的形式上有所差别。 低通单位脉冲响应： 1,|| () 0,|| ja j c LP c e H e ω ω ωω ωωπ - ?? ? ?? ≤ = <≤ 对应的单位脉冲响应为： 1 ()() 2 sin[()] 11 2() j j n LP LP ja j n c h n H e e d n a e e d n a πωω π πωω π ω π ω ω ππ - - - = - == - ? ? 高通单位脉冲响应为： sin[()] () () n a n a c h n HP n a ω π = - =- - 对应的单位脉冲响应为： sin[()]sin[()] () () H L n a n a h n BP n a ωω π --- = - 2、以butterworth低通滤波器为例，其余三种只是调用的函数不同而已，原理相同。首 先写出滤波器的阶数、截至频率，然后调用butter函数得到滤波器的系统函数，再调用freqs函数得到0-12000Hz范围内的频谱函数，最后画出幅度响应特性、相位响应特性和衰减特性的图形。 3、首先调用各种窗的Matlab函数生成各自的时域函数并画出时域图形，然后进行fft 变换得到频谱特性，再转化为幅度特性（db表示）和相位特性。各种窗的Matlab 函数是：矩形窗rectwin，三角窗triang，升余弦窗hanning，blackman窗blackman。
运放与比较器的区别 运算放大器和比较器如出一辙，简单的讲，比较器就是运放的开环应用，但比较器的设计是针对电压门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿上升或下降时间要短，输出符合TTL/CMOS 电平/或OC等，不要求中间环节的准确度，同时驱动能力也不一样。一般情况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时间过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。 运放和比较器的区别 比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下: 1、比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度一般为us数量级(特殊的高速运放除外)。 2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。 3、运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。 补充:比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比较器时,会发现翻转速度不够. 运放可以做比较器，同时也可以作为放大器，比较器只能做比较器。 比较器在最常用的简单集成电路中排名第二，仅次于排名第一的运算放大器。在各类 出版物中可以经常看到运算放大器的理论，关于运算放大器的设计和使用方法的图书也非 常多，可是我们却很难找到关于比较器的理论研究，究其原因，比较器本身功能十分简 单，只用于比较电压，然后根据比较结果，把输出电压设定在数字低态或高态。 很多人认为比较器类似于没有反馈引脚的运算放大器，真实情况并不是这样，当使用 比较器防止负面的意外事件时，我们应该了解更多的技术背景知识。 比较器可以用运算放大器代替吗吗？？？？ a) 过零比较器 b) 电压传输特性 在开环或高增益配置中用运算放大器代替比较器是十分常见的，虽然最好是使用专门 优化的比较器，但是用运算放大器代替比较器也是可以的。运算放大器是一种为在负反馈 条件下工作设计的电子器件，设计重点是保证这种配置的稳定性，压摆率和最大带宽等其
河北科技大学课程设计报告 学生姓名：学号： 专业班级： 课程名称： 学年学期 指导教师： 20 年月
课程设计成绩评定表 学生姓名学号成绩 专业班级起止时间 设计题目 指 导 教 师 评 指导教师： 语 年月日
目录 1. 窗函数设计低通滤波器 1.1设计目的 (1) 1.2设计原理推导与计算 (1) 1.3设计内容与要求 (2) 1.4设计源程序与运行结果 (3) 1.5思考题 (10) 1.6心得体会 (14) 参考文献 (15)
1.窗函数设计低通滤波器 1.1设计目的 1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。 2. 掌握用窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理和方法。 3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波器特性的影响。 4. 学会根据指标要求选择合适的窗函数。 1.2设计原理推导与计算 如果所希望的滤波器的理想的频率响应函数为() ωj d e H ，则其对应的单位脉冲响应为 ()() ωπ ωωπ π d e e H n h j j d d ?- = 21 （4.1） 窗函数设计法的基本原理是设计设计低通FIR 数字滤波器时，一般以理想低通滤波特性为逼近函数() ωj e H ，即 () ?????≤<≤=-π ωωωωωαω c c j j d ，， e e H 0,其中21-=N α ()() ()[]() a n a n d e e d e e H n h c j j j j d d c c --= = = ??- -- πωωπ ωπ ωαωω ωαω π π ω sin 21 21 用有限长单位脉冲响应序列()n h 逼近()n h d 。由于()n h d 往往是无限长序列，而且是非因果的，所以用窗函数()n ω将()n h d 截断，并进行加权处理，得到： ()()()n n h n h d ω= （4.2） ()n h 就作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函 数() ωj e H 为 ()()n j N n j e n h e H ωω ∑-==1 （4.3） 式中，N 为所选窗函数()n ω的长度。 用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数()n ω的类型及窗口长度N 的取
One Technology Wa y ? P .O. Box 9106 ? No rwood, MA 02062-9106, U.S.A. ? Tel: 781.329.4700 ? Fax: 781.461.3113 ? https://www.doczj.com/doc/ba3848441.html, AN-849应用笔记 将运算放大器用作比较器 作者：James Bryant 06125-001 图1 为什么要将运算放大器用作比较器？ ????方便 经济低I B 低V OS 为什么不要将运算放大器用作比较器？ ?速度 ?不便的输入结构?不便的逻辑结构?稳定性/迟滞 简介 比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间。运算放大器同样如此。 然而，将运算放大器当作比较器使用却非常吸引人，其中原因有多种。本文余下部分将简要讨论将运算放大器用作比较器可能产生的各种意外后果，并总结其中的原因和注意事项。 不将运算放大器用作比较器的原因也有多种。最重要的原因是速度，不过也有输出电平、稳定性(和迟滞)，以及多种输入结构考虑。以下各节将详细讨论这些因素。 将运算放大器用作比较器的原因有多种。有些属于技术范畴，而有个原因则纯属经济使然。运算放大器不但有单运放封装，同时提供双运放或四运放型号，即将两个或四个运算放大器集成在一个芯片上。这类双核和四核型号比两个或四个独立运算器便宜，而且占用电路板面积更小，进一步节省了成本。尽管将四运放器件中的闲置运算放大器用作比较器而不是单独购买比较器实为经济之举，但这并不符合良好设计规范。 比较器专门针对干净快速的切换而设计，因此其直流参数往往赶不上许多运算放大器。因而，在要求低V OS 、低I B 和宽CMR的应用中，将运算放大器用作比较器可能比较方便。如果高速度非常重要，将运算放大器用作比较器将得不偿失。 比较器具有低偏置电压、高增益和高共模抑制的特点。运算放大器亦是如此。 那么两者之间有何区别呢？比较器拥有逻辑输出端，可显示两个输入端中哪个电位更高。如果其输出端可兼容TTL 或CMOS(许多比较器的确如此)，则比较器的输出始终为正负电源的轨之一，或者在两轨间进行快速变迁。运算放大器有一个模拟输出端，但输出电压通常不靠近两个供电轨，而是位于两者之间。这种器件设计用于各种闭环应用，来自输出端的反馈进入反相输入端。但多数现代运算放大器的输出端可以摆动到供电轨附近。为何不将它们用作比较器呢？ 运算放大器具有高增益、低偏置和高共模抑制的特点。其偏置电流通常低于比较器，而且成本更低。此外，运算放大器一般提供两个或四个一组的封装模式。如果需要三个运算放大器和一个比较器，购买四个运算放大器，使其中之一闲置，然后再单独买一个比较器，这样做似乎毫无意义。 然而，把运算放大器用作比较器时，最好的建议其实非常简单，那就是切勿这样做！ 比较器设计用于开环系统，用于驱动逻辑电路，用于高速工作，即使过载亦是如此。而这些均不是运算放大器的设计用途。运算放大器设计用于闭环系统，用于驱动简单的电阻性或电抗性负载，而且不能过载至饱和状态。
中北大学
课程设计说明书
2010/2011 学年第（二）学期
学 专
院： 业：
信息商务学院 信息与通信工程 顾雯琪 、谢雅馨、刘晓荣、刘海亮
学 生 姓 名： 学
号：08050642X01、02、06、19 信息处理实践： 低通数字 FIR 滤波器的设计
课程设计题目：
起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任：
6 月 7 日～ 6 月 24 日 信息与通信工程学院机房 侯慧玲 侯宏花 王明泉
2011 年 6 月 7 日
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中北大学
课程设计任务书
2010/2011 学年第（二）学期
学 专
院： 业：
信息商务学院 信息与通信工程
学 生 姓 名：顾雯琪、谢雅馨、刘晓荣、刘海亮 学 号： 08050642X01、02、06、19 信息处理实践： 低通数字 FIR 滤波器的设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 6 月 7 日～ 6 月 24 日 信息与通信工程学院机房 侯慧玲 侯宏花 王明泉
课程设计题目：
下达任务书日期:
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2011 年 6 月 7 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
分别运用窗函数法、频率采样法、契比雪夫逼近法设计具有指标的低通数字 FIR 滤 波器，使学生掌握 FIR 滤波器的工作原理，掌握不同的设计方法。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
1、分别运用窗函数法、频率采样法、契比雪夫逼近法设计具有指标的低通数字 FIR 滤波器，Wp =0.2π，Ws=0.4π，Ap=0.25dB, As=50dB, 2、确定冲激响应，并画出所设计滤波器的频率响应。 3、观察不同方法的设计结果，并进行分析。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
课程设计说明书一份； 仿真结果及分析。
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运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=（1+Rf）Vi ，那是一个反向放大器，然后得岀Vo=- Rf*Vi……最后学生往往得岀这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给岀的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和 “虚断”，不过要把它运用得岀神入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输 出电压是有限的，一般在10 V~ 14 V。因此运放的差模输入电压不足 1 mV，两输入端近似等电位，相 当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1M Q以上。因此流入运放输入端 的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻 越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输岀关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂；也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。 （原文件名：1.jpg） 引用图片
第四部分 含有理想运放的电路 （一）基本概念和基本定理 1、运算放大器的电路模型 （1）运算放大器是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器。 （2）运算放大器的符号 有两个输入端，u + 为同相输入 端， 即从该端输入信号，输出与输入同相； _u 为反相输入端，即 从该端输入信号，输出与输入反相。 0u 为输出端。u u +--为净 输入信号，也称控制端。 （3）运放的电路模型相当于一个含有受控源的二端口网络。上图中i R 为输入电阻，0 R 为输出电阻，A 为 放大倍数。 2、理想运放的基本特征 （1）输入电阻i R =∞，输出电阻0 0R =，开环放大倍 数A =∞。 （2）“虚短路”，由于输出0 u 为有限值，开环放大 倍数A =∞，则0u u + --=，即u u +-=
（3）“虚断路”，由于输入电阻i R =∞，则0i i + -==。 3、几种基本运算电路 （1）反相比例电路 电阻2 R 为反馈电阻，电路工 作在闭环工作状态。 2 01 i R u u R =- （2）反相加法电路 01231 2 3 f f f R R R u u u u R R R =- - - （3）同相比例电路 2 01 (1)i R u u R =+ （4）电压跟随器 0i u u = （5）减法电路
对于减法电路（两端输入），一般应用叠加原理计算，设2 0u =，这是一个反相比例电路；设10u =，计算 出u + 后，为一同相比例电路。 （6）积分电路 将反相比例电路中的反馈电阻换成电容，即为反相积分电路。 01i u u dt RC =-? （7）微分电路 将积分电路中的RC 位置互换，即为微分电路。 4、含有运放电路的计算 一般是一个一个运放的看，是什么运放电路，写出输出与输入的关系，化简后能得到最后结果。 （二）典型例题解题方法分析 例题1：电路如图所示，试求电压传输比0 V i u K u = 。 解：由于u u + -= a b u u = 由于 0i i + -== 1 (1)2a i i R u u u R K R K = =+-- 对于b 点有（结点法） 011 ( )c b u u u R R R R +=+ 00222c b i u u u u u K =-=--